Materiales de carbono porosos con morfología y porosidad controladas para aplicaciones energéticas y medioambientales

Abstract

En esta tesis se recoge la preparación de materiales de carbono porosos a través de metodologías novedosas. Es importante que estos materiales se obtengan con porosidad y morfología controladas, pues de ellas dependerán significativamente sus prestaciones en muchas aplicaciones. Una de las estrategias seguidas fue el uso de láminas de óxido de grafeno (GO) como agente director de la estructura y/o la morfología del material. De esta forma, se prepararon xerogeles de carbono mediante carbonización hidrotérmica de glucosa, donde el GO sirvió para modificar la morfología típica de la glucosa carbonizada hidrotérmicamente (esferas micrométricas), generando un xerogel de paredes corrugadas y recubiertas de carbón hidrotérmico de pocos nanómetros de espesor. Estos xerogeles fueron activados con KOH, dando lugar a materiales con elevadas áreas superficiales y comportamiento favorable tanto en el uso como adsorbente de contaminantes acuosos (colorantes) y de CO2 en fase gas, así como en sus prestaciones como electrodo en supercondensadores. También se prepararon híbridos de nanopartículas de ZIF-8 y láminas de GO en los cuales el GO actuó como una plantilla litográfica a escala nanométrica que permitió la generación de mesoporosidad uniforme (~3.4 nm) en los correspondientes carbones generados mediante pirólisis y activación con KOH. Estos materiales mostraron un comportamiento electroquímico de carga superior al del material equivalente preparado en ausencia de GO. Por último se prepararon materiales híbridos carbono-nanopartículas de níquel a partir de un precursor organometálico tipo MOF para su uso como catalizador eficiente en la reducción de nitroarenos.